Новая методология конструкторской мысли

Подробности

Категория: Новости

Создано: 23.08.2016 17:17

Обновлено: 23.08.2016 17:24

Пожалуй, каждому автомобилисту, равно как и всем тем, кто сталкивался в своей жизни с ремонтом какой-либо техники, после изнурительных поисков сломавшейся или утерявшейся детали незамысловатой формы приходила в голову мысль «как же здорово иметь под рукой такое устройство, которое может в точности воссоздать нужную тебе деталь». Именно таким устройством является 3D-принтер. С недавнего времени таким собственным принтером обзавелся Объединенный институт машиностроения (ОИМ) НАН Беларуси.

Сегодня этот принтер полезен для создания презентационных масштабных макетов разрабатываемой мобильной техники, то есть для сопровождения работ отдела дизайна и проектирования Республиканского компьютерного центра машиностроительного профиля (РКЦМП) ОИМ НАН Беларуси.

При разработке нового дизайна можно продемонстрировать созданную 3D-модель на экране монитора, но эффективнее показать и проанализировать масштабную модель, которая изготавливается в том числе при помощи трехмерной печати. 3D-принтер позволяет изготовить изделия сложной формы, которые крайне сложно выполнить стандартными способами обработки материала. «Например, в модели троллейбуса это передняя часть корпуса, панель управления в кабине, – рассказывает директор РКЦМП ОИМ НАН Беларуси Алексей Шмелев. – А для компании Stadler недавно печатались тележки вагонов».

Некоторые детали макетов с течением времени приходится обновлять, что-то нужно переделывать, поэтому появившийся у института собственный 3D-принтер значительно упростил работу. Дело в том, что ранее сотрудникам отдела при выполнении задания по разработке макета приходилось обращаться к сторонним организациям, а это потеря времени и значительная (от 3 до 5 раз) переплата.

В отделе дизайна и проектирования имеется макетная мастерская, где из отпечатанных и раскроенных деталей собирается готовая макетная модель. Камера данного принтера позволяет печатать изделия размером 25х25х30 см. Крупногабаритные модели склеиваются из нескольких отпечатанных элементов. Вся обработка происходит в указанной макетной мастерской, где в данный момент, например, собирается перспективная модель седельного тягача МАЗ (в масштабе 1:5) в обновленном дизайне. Сборка ведется из нескольких десятков элементов, в том числе изготовленных на трехмерном принтере.

В планах отдела – изготовление масштабной модели разрабатываемой в центре мобильной машины для коммунальных служб, в которой применен перспективный дизайн. В данный момент разрабатывается ее трехмерная модель. Изготовление макета с использованием 3D-принтера запланировано на октябрь этого года. Печатающей машине предстоит месяц непрерывной работы.

Другое направление, где используется данный принтер, – изготовление опытных деталей, например, какого-либо узла для интеграции в уже работающую систему. Заместитель директора РКЦМП ОИМ НАН Беларуси Алексей Талалуев (на фото внизу) демонстрирует одну из недавних напечатанных работ – корпус перспективного блока управления системой активной подвески машины МЗКТ.

И третье направление – работы по топологической оптимизации, которые сейчас ведутся совместно с холдингом «БелАЗ». Например, в конструкции самосвала имеется такая ответственная деталь, как передняя балка, на которую крепятся поворотные кулаки с колесами. «Мы искали решение значительно снизить ее вес, при этом не потеряв прочности, – рассказывает А.Шмелев. – То есть нужно было оптимизировать конструкцию и форму». В соответствии с расчетной схемой (нагрузки, режимы работы) была разработана новая модель, которая имеет ряд оригинальных решений.

Данный метод топологической оптимизации в последнее время стал очень популярен и во многом благодаря развитию аддитивных технологий, позволяющих изготовить деталь или конструкцию практически любой формы, без кропотливых технологических проработок. Каждый раз после построения оптимизированной 3D-модели очень важно увидеть ее наглядно, тут весьма кстати подходит трехмерный принтер. К сожалению, у БелАЗа сегодня нет возможности изготовить деталь в натуральную величину. Поэтому даже напечатанный образец значительно помогает конструкторам. Это новая методология в конструкторской сфере, освоение которой успешно продвигается в компьютерном центре.

«Ранее, когда мы презентовали какие-либо новые решения, например, на заводе, объяснять те или иные преимущества по картинке было весьма непросто, – рассказывает Алексей Васильевич. – Сейчас же мы имеем возможность подготовить напечатанный масштабный образец, который во время презентации передается из рук в руки и дает всем однозначное наглядное представление. Причем наши заказчики оценили данное преимущество и теперь помимо 3D-моделей они просят распечатать трехмерный образец на принтере».

Активно пользуются возможностями технологий 3D-печати и другие подразделения института при изготовлении как оригинальных, так и вышедших из строя деталей для разрабатываемых в институте приборов и оборудования. Найти такую деталь практически невозможно, а изготовить традиционными способами весьма затратно.

Таким образом, принтер ОИМ НАН Беларуси работает преимущественно по заказам НИОКР промышленности. Это притом, что подобные услуги также востребованы среди других организаций в структуре Академии наук. Например, понадобилось ученому изготовить образец какой-либо разработки, изделия и т.д., он обращается в ОИМ НАН Беларуси. Оформив соответствующий заказ и оплатив услуги, получает в кратчайшие сроки изделие, которое может продемонстрировать руководству, заказчику или на выставке. Но пока наши ученые либо не используют подобные современные технологии, либо обращаются в сторонние организации, в то время как такие работы могли бы выполняться на принтере, уже имеющемся в Академии наук.
То есть в идеале это высокотехнологичное оборудование должно работать по принципу созданных на базе НАН Беларуси центров коллективного пользования. При этом бы экономились деньги академических организаций, да и принтер окупался бы гораздо быстрее. А поскольку 3D-принтеров в организациях НАН Беларуси прибавляется (с различными характеристиками и возможностями), целесообразно ставить вопрос об их коллективном использовании для соответствующих целей.

Максим ГУЛЯКЕВИЧ
Фото автора, «Навука», № 33(2604), 15 августа 2016 г.